光柵特性及光譜波長的測量

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1、光柵特性及光譜波長的測量中國地質大學（武漢）實驗報告課程名稱：近代物理實驗實驗名稱：光柵特性及光譜波長的測量學院：數(shù)學與物理學院班號：組號：組員：指導老師：實驗地點：4光柵特性及光譜波長的測量光柵特性及光譜波長的測量一、實驗目的1.了解光柵的主要特性2.測量實驗所用光柵常數(shù)3.測量汞燈的譜線波長4.測量氫燈的譜線波長二、實驗原理光柵和棱鏡一樣，是重要的分光原件，它可以把入射光中不同波長的光分開。利用光柵分光制成的單色儀和光譜儀已被廣泛應用。衍射光柵有透射光柵和反射光柵兩種，我們實驗所用的是平面透射光柵，它相當于一組數(shù)目極多，排列緊密均勻的平行狹縫目極多，排列緊密均勻的平行狹縫。根據(jù)夫瑯

2、和費衍射原理，每一單色平行光垂直投射到光柵平面上，被衍射，亮紋條件為：dsinθ=Kλ(K=0,??±1,???±2,?±3,······)d-----光柵常數(shù)????θ-----衍射角λ-------單色光波長由于汞燈產(chǎn)生不同的單色光，每一單色光有一定的波長，因此在同級亮紋時，各色光的衍射角θ是不同的。除中央亮紋外各級可有四條不同的亮紋，按波長不同進行排列，這樣，若對某一譜線進行觀察（例如黃光λy=5790?A0）對準該譜線的某級亮紋(例如?K=±1）時，求出其平均的衍射角θ〈y?，代入公式就可求光柵常數(shù)d，然后可與標準比較。本實驗采用d=1/1000厘米的光柵。相反，若將所求得的光

3、柵常數(shù)d，并對綠光進行觀察，求出某級亮紋（如K=±1）的平均衍射角θ〈y?，代入公式，又可求出λg??。同理，可以同級亮紋或不同亮紋的其他譜線進行觀察和計算。當一束平行光垂直入射到光柵上，產(chǎn)生一組明暗相間的衍射條紋，其夫朗和費衍射主極大由下式?jīng)Q定：dsinΦ=mλ(9—1)式中：光柵常數(shù)d=a+bθ：衍射角大級次m=0，1，2此式稱光柵方程由式得：（由此可以看出：只要測出任意級次的某一條光譜線的衍射角，即可計算出該光波長。4光柵特性及光譜波長的測量三、實驗儀器FB760-9光譜波長測量儀，透射光柵（1

4、50，1

5、100mm），氫燈，汞燈，鈉燈，可調狹縫，測微目鏡，凸透鏡等。四、實驗內容

6、（1）支起實驗儀器，調節(jié)燈光，狹縫，透鏡的同軸等高，（2）在測量圓臺上放上被測光柵，調節(jié)透鏡產(chǎn)生良好聚焦，看到清楚的鈉光譜線。（3）測量出k=1,-1,2,-2...級的譜線夾角θ。利用公式，在知道鈉光波為289nm的條件下，求出光柵常數(shù)d值。數(shù)據(jù)記錄如下：實驗一：光柵常數(shù)的測量：k+1+2-1-2θ/°1020.6510.520.5sinθ0.1740.3520.1820.350d/nm3392.93339.93232.73363.8d平均/nm3332.3實驗二：汞光燈的觀察與譜線波長的測量：譜線讀數(shù)顯微鏡的位置θλ+-左右左-右左右左-右紫354.2175.57.59190.27

7、.27.3423.4k=±1青357.3173.56.911192.39.38.1469.5黃351.81731011.51939.910578.6k=±2紫346.8168.214.916.71981515431.2青343.71641720.520218.918514.9黃341.5162.820.221.920321.120.6586.2λ平均/nmλ紫λ青λ黃427.3492.2582.4EE(435.8)E(546.1)E(579.1)1.9%9.9%0.57%光柵常數(shù)d=3332.3nm實驗三：氫原子巴爾末系光譜的觀察與譜線波長的測量.4光柵特性及光譜波長的測量k譜線θsi

8、nθλk譜線θsinθλ+1Hα350.20.170566.49+2Hα159.50.350583.15Hβ353.50.113376.55Hβ1660.241401.54Hγ354.20.101336.56Hγ1680.208346.560361.80.0311830.052-1Hγ369.20.160533.17-2Hγ1980.309514.84Hβ370.30.179596.48Hβ200.20.342569.82Hα373.10.227756.43Hα207.10.456759.76λ平均/nmHα666.4575Hβ486.0975Hγ432.7825理論值：Hα：656.

9、3nmHβ:486.1nmHγ:434.0nm五、誤差分析1.儀器精度有限2.汞燈青色光的測量偏差較大六、參考資料1.戴樂山等，近代物理實驗，復旦大學出版社2.黃潤生等，近代物理實驗第二版，南京大學出版社4